§ 2.2. Экологические пирамиды

В результате движения энергии по пищевой сети каждое сообщество при-обретает т.н. трофическую структуру. Графически трофическую структуру изображают в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие этажи представлены консументами. Различают три типа экологических пирамид. Пирамида численности отражает суммарную чис-ленность организмов, относящихся к каждому трофическом уровне (рис. 2.2). Пирамида биомассы характеризует распределение по трофическим уровням об-щей биомассы системы либо ее калорийности. Пирамида энергии иллюстрирует величину потока энергии на каждом трофическом уровне.

Пирамиды численности и биомассы могут быть прямыми, то есть постепенно уменьшающимися снизу вверх, и т.н. обращенными, когда основание пи-рамиды меньше, чем один или несколько верхних этажей. Энергетические пи-рамиды всегда убывают снизу вверх при условии, что учтены все источники энергии в экосистеме.

…

Консументы 2го порядка

Консументы 1го порядка

Продуценты

Рисунок 2.2 – Прямая экологическая пирамида

Обращенные пирамиды характерны для водных экосистем, где фитопланк-тон (одноклеточные водоросли) весит больше своих потребителей (моллюсков и рыб) в период летнего максимума биопродукцивности (т.н. “цветения”) и мень-ше – зимой.

В целом, пирамиды численности и массы отражают статику системы, а энергетические пирамиды – ее динамику. Данные о численности могут привести к переоценке роли мелких организмов в системе, данные о биомассе – к переоценке роли крупных организмов и только энергетические пирамиды позво-ляют адекватно оценивать роль популяций в сообществе, а также сравнивать различные экосистемы между собой.

Принято считать, что среди всех параметров системы трофическая струк-тура восстанавливается наиболее быстро после исчезновения внешнего стресса. Если же система находится под действием долговременного стресса, ее трофи-ческая структура закономерно меняется по мере адаптации биологических ком-понентов к новым условиям. Эта закономерность положена в основу методик биоиндикации промышленных загрязнений.

§ 2.3. Понятие экологической системы.

Структура и основные компоненты экосистемы

В конце XIX века широкую известность получили представления, согласно которым природа Земли должна рассматриваться как единая система, объединяющая множество внешне несхожих компонентов. Через полвека развитие общей теории систем приводит к возникновению нового научного направления – экологии экосистем. В России начало прикладным исследованиям “биокосных систем” положили труды В.В. Докучаева, В.И. Вернадского, А.Л. Чижевского и других ученых.

Экологической называют естественную биокосную¹ систему, включающую все совместно функционирующие на данном участке организмы и физические компоненты среды обитания, объединенные в единое целое круговоротом ве-ществ и потоками энергии и информации. Между компонентами экосистемы существует относительно устойчивое динамическое равновесие. Размеры экосис-темы определяются объемом пространства, ресурсы которого обеспечивают са-морегулирование системы.

С физических позиций экологическая система представляет собой открытую термодинамическую систему, имеющую каналы поступления и стока вещества, энергии и информации.

Понятие “экологическая система” функционально близко понятиям “био-геоценоз”, “геосистема” или “природный комплекс”, но принадлежит оно пред-метной области биологии, поскольку в основе теории экосистем – представле-ния о цепях питания и трофических уровнях.

Устойчивый комплекс обитающих на данной территории организмов (рас-тений, животных и микроорганизмов), отделенный от других подобных комп-лексов любыми – географическими или административными – барьерами, назы-вается биотой. Пути взаимодействия различных категорий организмов между собой образуют биотическую структуру системы. Относительно однородное по абиотическим факторам пространство, освоенное организмами, именуется биотопом. По масштабам различают микро-, мезо- и макроэкосистемы, напри-мер, лужа, пруд, океан. Крупная экологическая система, пространственно соот-ветствующая одной природно-климатической зоне, называется биомом. В пре-делах европейской территории РФ биомами являются тундра, тайга, широко-лиственные леса и степи. Как правило, четких границ между биомами и други-ми системами нет. Переходная зона между различными экосистемами называ-ется экотоном (от греч. oikos – жилище и tonos – соударение); здесь встреча-ются виды, характерные для каждой из контактирующих систем. На суше при-мером экотона служит лесостепь, а в водной среде – шельф.

Термин “экосистема” был предложен в 1935 году английским экологом Тэнсли для обозначения основной функциональной единица экологии (рис. 2.3).